Le premier matériau avec un indice de réfraction de 0

Pour la première fois, les physiciens ont développé un métamatériau à indice de réfraction de lumière nul. Cela peut conduire à la création d'une nouvelle classe d' ordinateurs optiques (photoniques) , dans laquelle les informations sont transmises à une vitesse extrêmement élevée.

Le nouveau métamatériau vous permet de surmonter les limites des conceptions existantes d'ordinateurs photoniques, dans lesquels les photons résultants doivent être convertis en électrons, à cause de quoi tout avantage de vitesse est perdu. Ici, les photons peuvent être manipulés de toutes les manières et faire différentes choses inhabituelles avec eux.

«La lumière est généralement difficile à compresser ou à traiter», explique Eric Mazur de l'Université de Harvard, un des principaux auteurs de travaux scientifiques, «mais ce métamatériau vous permet de traiter la lumière lors du transfert d'une puce à une autre: la compresser, la plier, la tordre, changer le diamètre faisceau de la macro à l'échelle nanométrique. "

Le métamatériau est constitué de colonnes de silicium noyées dans une matrice polymère et enveloppées dans un film d'or.



Selon les auteurs, les ondes lumineuses dans le matériau voyagent "infiniment vite" sans violer les lois de la physique. Bien sûr, par «infini», nous entendons la vitesse de phase de l'onde, et non la vitesse réelle de la lumière.



Tout le monde sait que la vitesse de la lumière dans le vide est de 299 792 458 mètres par seconde. Mais il existe toujours un indicateur tel quevitesse de phase - la vitesse des crêtes des vagues dans l'espace le long d'une direction donnée. Par exemple, lorsque les ondes lumineuses pénètrent de l'air dans l'eau, elles sont aplaties (compressées) d'environ 30%. Autrement dit, la vitesse de phase diminue de 30% - respectivement, l'indice de réfraction de l'eau est d'environ 1,3.

Que se passe-t-il dans le métamatériau avec un indice de réfraction nul? Autrement dit, des choses assez étranges se produisent. L'onde lumineuse, pour ainsi dire, est redressée, des pics et des creux disparaissent sur elle, elle se transforme en une ligne droite, dont les fluctuations sont un facteur de temps, pas d'espace. Le redressement des vagues facilite la manipulation sans perte d'énergie. Théoriquement, ces caractéristiques signifient le potentiel presque infini de l'utilisation d'un nouveau métamatériau dans l'industrie: des télécommunications à l'informatique quantique. Par exemple, les émetteurs quantiques dans un environnement où il n'y a pas d'avance de phase peuvent émettre des photons qui sont toujours verrouillés en phase les uns aux autres, expliquePhilip Munoz, l'un des auteurs des travaux scientifiques: «Il peut également améliorer l'intrication entre les bits quantiques, car les ondes lumineuses entrantes ont une longueur infinie et se propagent efficacement dans le milieu, ce qui permet de maintenir l'intrication même pour les particules éloignées les unes des autres.»

L'ouvrage scientifique "Métamatériaux à indice zéro sur puce" a été publié le 19 octobre 2015 dans la revue Nature Photonics ( pdf ).

Source: https://habr.com/ru/post/fr385765/